目的:探讨3D打印技术制备聚乳酸-羟基乙酸共聚物珊瑚羟基磷灰石纳米氧化锌（PLGA/CHA/n-ZnO）新型骨修复支架的工艺参数，并研究其对牙周膜干细胞（PDLSC）的生物相容性。方法:将PLGA与CHA/n-ZnO粉末按4∶1质量比混合，通过生物挤出3D打印技术制备PLGA/CHA/n-ZnO复合骨修复支架，通过X射线衍射仪、扫描电镜（SEM）、电子万能试验机、压汞仪和接触角测量仪对支架样件的相关理化性能进行检测分析，并通过体外细胞黏附实验观察PDLSC在支架表面黏附情况与生长状态。结果:成功制备出3种不同形态PLGA/CHA/n-ZnO三维复合骨修复支架。X射线衍射仪检测支架可见碳酸钙、羟基磷灰石与氧化锌吸收峰；SEM观察支架表面粗糙，可见不同尺寸孔径结构；电子万能试验机分析计算得出支架压缩强度为（12.31 ± 4.80）MPa，弹性模量为（31.18 ± 12.30）MPa；压汞仪测得支架孔径分布为5 nm ~ 350 μm；静态接触角测量仪测试得出支架接触角为（75.73 ± 5.54）°；体外实验可见PDLSC黏附于支架表面，生长状态良好。结论:本研究为PLGA/CHA/n-ZnO三维复合骨修复支架负载PDLSC新型组织工程骨的研制奠定了实验基础。

目的:使用精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽(RGD)修饰骨仿生支架并探究其应用于大鼠股骨缺损区的成骨性能.方法:通过三维(3D)打印技术制备聚乳酸-羟基磷灰石支架(PLA-HA),在其表面修饰甲基丙烯酰化明胶(GelMA)和RGD构建复合水凝胶支架PLA-HA/GelMA/RGD(PHD),扫描电镜(SEM)表征支架表面形貌,CCK-8实验评估骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖能力.将18只SD大鼠随机均分为3组(n=6)制备股骨缺损模型,分别植入PLA-HA/GelMA(PHG)、PHD支架,空白对照组不植入.于术后4周拍摄Micro-CT测算骨缺损面积和新生骨指标,并对缺损区的股骨样本进行HE染色和Masson三色染色观察组织学形态.结果:SEM观察到支架和水凝胶孔径明显,同时水凝胶稳健的连接到支架表面;CCK-8结果显示与PHG组相比,PHD组显示细胞增殖活性更佳.术后4周,Micro-CT三维重建图像显示空白组和PHG组新骨形成较少,PHD组骨缺损内部见大量新骨形成,同时定量分析发现该组骨体积分数、骨小梁厚度均显著大于空白组和PHG组.组织学染色结果显示PHD组形成连续且致密的骨组织.结论:负载RGD的PLA-HA骨仿生支架在体外具有促进成骨细胞增殖的能力,同时在体内诱导大鼠股骨缺损区新骨形成,成功地实现了早期骨缺损修复.

背景:聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性,成为一种新型的骨科固定材料,然而该材料缺乏细胞识别信号,不利于细胞黏附和成骨分化,限制了其在生物材料中的应用.目的:3D打印聚乳酸-纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架,评估其药物缓释及生物性能.方法:采用熔融沉积技术打印孔隙交互的多孔聚乳酸支架(记为PLA支架),将该支架浸泡于多巴胺溶液中制备聚乳酸-多巴胺支架(记为PLA-DA支架);将纳米羟基磷灰石投入壳聚糖溶液中,然后将PLA-DA支架浸没其中,制备聚乳酸-纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架(记为PLA-nHA/CS支架),表征3组支架的微观形貌、孔隙率、水接触角与压缩强度.采用冷冻干燥法制备负载药物多西环素的PLA-nHA/CS支架(记为PLA-nHA/CS-DOX支架),表征其药物释放.将PLA、PLA-DA、PLA-nHA/CS、PLA-nHA/CS-DOX支架分别与MC3T3-E1细胞共培养,检测细胞增殖与成骨分化能力;将不同浓度的金黄色葡萄球菌悬液分别与4组支架共培养,采用抑菌圈实验检测支架的抗菌性能.结果与结论:①扫描电镜下可见PLA、PLA-DA支架表面致密光滑,PLA-nHA/CS支架表面可见纳米羟基磷灰石颗粒;PLA、PLA-DA、PLA-nHA/CS支架的孔隙率逐渐降低,压缩强度逐渐升高,PLA-nHA/CS支架的弹性模量满足松质骨要求;PLA-DA、PLA-nHA/CS支架的水接触角小于PLA支架;PLA-nHA/CS支架体外可持续释放药物达8 d.②CCK-8检测显示,4组支架均未显著影响MC3T3-E1细胞的增殖;PLA-DA组、PLA-nHA/CS组、PLA-nHA/CS-DOX组细胞碱性磷酸酶活性均高于PLA组;茜素红染色显示,与PLA组相比,PLA-nHA/CS组、PLA-nHA/CS-DOX组细胞表现出较高的矿化水平.③抑菌圈实验显示PLA、PLA-DA支架无抗菌性能,PLA-nHA/CS支架具有一定的抗菌性能,PLA-nHA/CS-DOX支架具有超强的抗菌性能.④结果表明,PLA-nHA/CS-DOX支架具有良好的药物缓释性能、细胞相容性、促成骨性能及抗菌性能.

背景:关节骨软骨缺损是目前骨科医生面临的难题,传统修复方法难以取得满意疗效,以羟基磷灰石-聚乙烯醇为基础的复合水凝胶材料是目前研究的一个方向.目的:制备羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶,表征其物理学特征,验证其植入体内后的组织相容性及细胞黏附增殖能力,探讨其对兔骨软骨缺损的修复效果.方法:利用3D打印技术制备圆柱状多孔聚乳酸支架(孔径分别为1.2,1.4,1.6,1.8 mm),再将聚乙烯醇及羟基磷灰石混合乳液灌入聚乳酸支架中,经过冻融及二氯甲烷溶解后制成羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶.然后将胶原-壳聚糖-明胶混合液灌入羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶中,利用京尼平进行交联,最后经乙醇清洗及冷冻干燥制成羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶,表征4组水凝胶的物理学特征,筛选性能最优的水凝胶进行后续实验.将羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶、胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶分别植入SD大鼠皮下,苏木精-伊红与Masson染色观察材料表面的细胞黏附生长状况.在15只兔双侧膝关节股骨滑车制作骨软骨缺损(直径5 mm、深6 mm)模型,左侧植入复合水凝胶(实验组),右侧未植入任何材料(对照组),Micro-CT及组织学检测来评估其对骨软骨缺损的修复效果.结果与结论:①综合孔隙率、含水率、力学测试及扫描电镜结果,得出孔径1.2 mm的羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶更符合天然软骨的一般特性,用于后续实验;②苏木精-伊红与Masson三色染色显示,随着材料植入大鼠皮下时间的延长,两种材料周边黏附的细胞均明显增多,其中胶原-壳聚糖-明胶植入后的细胞增殖状况更好,可见大量细胞长入其形成的网状结构,且网状结构也逐渐降解;③在兔骨软骨缺损实验中,至术后8周时,Micro-CT检查显示实验组植入的材料和周围骨-软骨整合良好,其表面及内部均有部分骨长入,对照组软骨及软骨下层仍然存在明显的缺损,未形成有效修复;苏木精-伊红与甲苯胺蓝染色显示,实验组植入复合水凝胶4-8周后即与周围骨软骨发生整合,随着时间的延长材料表面逐渐有新生软骨形成,至12周时缺损处大部分被新生软骨覆盖,软骨下层也出现良好的骨长入;对照组至术后12周虽然深层骨缺损大部分修复、浅层的软骨及软骨下骨缺损也有一定程度修复,但主要被纤维组织及部分纤维软骨替代;④结果表明,羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶材料可仿生天然软骨的结构和功能,在动物实验中能有效修复骨软骨缺损.

背景:羟基磷灰石是骨组织的主要无机成分,聚合物可仿生细胞外基质的结构和功能,两者的复合材料得到了广泛研究.目的:总结羟基磷灰石复合聚合物材料用于骨组织修复的研究现状.方法:检索2010年1月至2023年4月PubMed、Web of Science、中国知网及万方数据库收录的相关文献,中文检索词为"羟基磷灰石,聚合物,复合材料,可降解性,骨缺损,骨修复",英文检索词:"hydroxyapatite,polymer,composites,degradability,bone defect,bone repair",最终纳入75篇文献进行综述分析.结果与结论:常与羟基磷灰石复合用于骨组织修复的聚合物包括天然聚合物(胶原、壳聚糖、海藻酸盐、丝素蛋白、纤维素、透明质酸、聚羟基丁酸酯等)和合成聚合物(聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚已内酯、聚氨基酸、聚乙烯醇等).羟基磷灰石/聚合物复合材料较纯羟基磷灰石的机械性能、骨诱导性得到了提高,羟基磷灰石与聚合物复合可制成多孔支架、水凝胶、涂层等用于骨修复.羟基磷灰石/聚合物复合材料因其仿生细胞外基质结构和功能可缓释负载的药物和细胞因子,加速骨重建.基于骨缺损原因的多样性以及骨修复为多种生物因子和蛋白共同参与的复杂连续过程,机械性能与骨组织匹配、降解过程与骨修复同步、高效成骨成血管的修复材料有待进一步研究.

目的 观察载二甲双胍(Met)聚乳酸—羟基乙酸聚合物(PLGA)/羟基磷灰石(HA)支架复合骨髓间充质干细胞(BMSCs)植入对兔股骨缺损的修复作用.方法 自新西兰兔双侧股骨中段获取BMSCs培养传代,分别以0、0.1、1、10 mmol/L的Met处理BMSCs,检测BMSCs活力及成骨分化能力,筛选Met适宜作用浓度.采用溶剂浇铸—粒子沥滤法制备PLGA/HA支架和PLGA/HA/Met支架,将BMSCs分别与2种支架复合,Hochest染色观察BMSCs的黏附增殖情况.将16只新西兰兔采用钻孔法构建兔股骨骨缺损模型,并随机分为Blank组、PLGA/HA组、PLGA/HA/BMSCs组、PLGA/HA/Met/BMSCs组,每组4只;Blank组不做任何处理,PLGA/HA组植入PLGA/HA支架,PLGA/HA/BMSCs组植入复合1×106个BMSCs的PLGA/HA支架,PLGA/HA/Met/BMSCs组植入复合1×106个BMSCs载Met的PLGA/HA支架.支架植入术后4周采用ELISA法检测血清骨钙素;支架植入术后8周观察骨缺损修复情况,碱性磷酸酶染色观察组织切片骨化程度,采用RT-PCR法检测缺损处骨组织中的Collagen Ⅰ、RUNX-2 mRNA.结果 Met可激活BMSCs并促进其成骨分化,浓度为1 mmol/L时,其促进成骨分化作用最佳.BMSCs可与PLGA/HA支架及PLGA/HA/Met支架黏附并在其内增殖.支架植入术后4周,Blank组、PLGA/HA组、PLGA/HA/BMSCs组、PLGA/HA/Met/BMSCs组血清骨钙素水平依次增高(P均<0.05);支架植入术后8周,四组股骨缺损处骨痂渐明显且骨缺损渐缩小,碱性磷酸酶染色蓝色面积依次增加且渐深,股骨缺损处Collagen Ⅰ、RUNX-2 mRNA表达水平依次增高(P均<0.05).结论 Met可激活BMSCs并促进其成骨分化,PLGA/HA支架可作为Met的载体和缓释体,将Met和BMSCs装载于PLGA/HA支架构建PLGA/HA/Met/BMSCs支架可更好地促进兔股骨缺损的修复.

背景:实验证实在聚合物支架材料中加入羟基磷灰石,可具有良好的生物相容性.壳聚糖已与其他材料,如羟基磷灰石、透明质酸、藻酸盐和潜在的生长因子复合并应用于组织工程.同时大量研究证实骨形态发生蛋白2 (bone morphogenetic protein-2,BMP-2)能促进成骨细胞的生长和诱导体外和体内成骨.那么,是否能将上述4种材料成分结合构建一种新型的组织工程支架呢?目的:制备新型加载BMP-2的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)、羟基磷灰石和不同浓度壳聚糖的组织工程骨支架材料,并观察其结构、亲水性、对成骨细胞的黏附作用以及壳聚糖的最佳修饰浓度.方法:①利用固体-液相分离技术,制备包含PLGA、羟基磷灰石和BMP-2的组织工程骨支架材料,然后利用壳聚糖(0.25%、0.5%和1%)对支架材料进行改性修饰.作为对照,制备单纯PLGA/羟基磷灰石支架和PLGA /羟基磷灰石/BMP-2支架.扫描电镜下观察各支架的空间结构.检测各支架的亲水性,及 PLGA/羟基磷灰石/BMP-2/壳聚糖支架的BMP-2释放率;②取前成骨细胞悬液分别接种在各支架上,分别于细胞培养1,4 和7 d时,采用CCK-8法测定前成骨细胞在各支架上的黏附和增殖;细胞培养7 d时进行荧光素二乙酸酯示踪;细胞培养4,7和14 d时检测碱性磷酸酶活性.结果与结论:①各支架在外观上均呈白色烧杯状,扫描电镜下材料呈多孔态,孔径约100 μm,孔隙间相互沟通;②支架材料的亲水性随着壳聚糖浓度增加而增强;③在第60天时,PLGA /羟基磷灰石/BMP-2支架, PLGA/羟基磷灰石/BMP-2/壳聚糖(0.25%,0.5%,1%)支架BMP-2累积释放分别为44%、34%、27%和26%,提示壳聚糖能有效抑制BMP-2的快速释放;④在第7天时,前成骨细胞在PLGA/羟基磷灰石/BMP-2/壳聚糖(0.25%)支架的活性最高(P < 0.05).另外,PLGA/羟基磷灰石/BMP-2/壳聚糖(0.5%或1%)支架的细胞活性也高于无壳聚糖支架.经荧光素二乙酸酯染色,在共聚焦激光显微镜下观察,活细胞呈绿色荧光,均匀分布于支架上;⑤PLGA/羟基磷灰石/BMP-2/壳聚糖(0.25%)支架上的细胞中,碱性磷酸酶活性最高,其次是羟基磷灰石/BMP-2/壳聚糖(0.5%和1%)支架,PLGA/羟基磷灰石/BMP-2支架,在 PLGA/羟基磷灰石支架上最低(P < 0.05);⑥结果提示,PLGA/羟基磷灰石/BMP-2/壳聚糖复合支架可以释放BMP-2,促进成骨细胞黏附、分化和增殖,优化了组织工程人工骨,且壳聚糖的最佳修饰浓度为0.25%.

本研究将左旋聚乳酸微球(PLLAms)与纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙醇酸(nHA/PLGA)多孔支架复合,构建可次第释放不同生长因子的骨组织工程支架.首先,制备载骨形态发生蛋白2的左旋聚乳酸微球(BMP-2-PLLAms),然后将微球与nHA/PLGA及碱性成纤维细胞生长因子2(FGF-2)按照一定的比例混合,通过超临界流体发泡制备BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架.制备的BMP-2-PLLA载药微球呈规则球形,粒径分布在6～10 μm之间,BMP-2载药量为1.45× 10-3％,包封率为61.9％,制备的BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架孔径为100～200 μm,孔隙率为75.8％,抗压强度为6.8 MPa,8周降解率为19.9％.7天时,FGF-2和BMP-2的累计释放率分别为77.1％和44.2％;14天时,FGF-2和BMP-2的累计释放率分别为84.9％和61.5％.大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨诱导实验证明复合支架中释放的BMP-2和FGF-2能够持续有效地刺激BMSCs的增殖和分化,具有良好的生物活性.BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架有效实现了FGF-2和BMP-2的次第释放,且能够显著地促进BMSCs的成骨分化.

体外实现兔脂肪干细胞(rADSCs)、利福喷丁聚乳酸缓释微球及羟基磷灰石/p-磷酸三钙(HA/β-TCP)的三维复合,构建既能抗结核又能填补、促进骨缺损的新型骨组织工程复合体.以HA/β-TCP为支架材料,通过缓慢滴加细胞型方式,将复乳-溶媒挥发法制备的利福喷丁聚乳和定性分化诱导的rADSCs(茜红染色表征)体外制得新型骨组织工程三维复合体,并对其进行显微结构及药物缓释表征.结果表明,载药利福喷丁聚乳酸缓释微球大部分分布在18～28μm,载药利福喷丁聚乳酸缓释微球在一定浓度下不影响rADSCs的分化诱导,层状膜形分布的成骨诱导后rADSCs牢固包绕利福喷丁聚乳酸缓释微球,分布在HA/β-TCP上,载药支架材料有着良好的药物缓释,体外维持最低抑菌浓度长达46 d.新型骨组织工程的三维骨组织工程复合体具有缓慢、持续的释药特性,且具有具有成骨活性.

目的:通过天冬氨酸修饰的纳米羟基磷灰石(Asp-nHA)和左旋聚乳酸(PLLA)复合,制备软骨组织工程支架,并进行体外实验研究,探索其作为软骨组织工程支架的可行性.方法:以碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺偶联法制备Asp-nHA,并与PLLA复合,获得新型Asp-nHA/PLLA纳米复合支架.比较成骨细胞在该新型材料表面的粘附、生长和增殖的情况.结果:加入nHA后,Asp-nHA/PLLA复合材料可显著增强细胞的粘附、生长、增殖;Asp-nHA/PLLA的生物学性能明显优于PLLA及HA/PLLA,且Asp-nHA/PLLA具有最强的体外诱导成骨细胞分化能力.结论:Asp-nHA/PLLA制备简单,具有良好的生物相容性和成骨活性,是一种性能良好的骨组织工程支架材料.